主动座椅悬架电磁作动器仿真研究

用ANSYS建立了电磁作动器的三维静态磁场仿真模型.仿真研究了电磁作动器的磁场分布规律,以及电磁铁铁芯直径d、铁芯长度l、电磁线圈匝数N、电磁线圈电流I、工作气隙δ等参数对衔铁所受电磁力的影响.仿真结果表明,电磁作动器磁场基本呈对称分布,磁力线集中在铁芯和衔铁中.衔铁所受电磁力随d,N,I,的增大而增大,随l,δ的增大而减小.     

基于作动器非线性特性的电磁主动悬架混合控制

针对电磁主动悬架直线作动器的非线性特性对控制系统性能的影响问题,基于磁场谐波理论建立了输入电流与电磁作动力的非线性数学模型.结合作动力输出模型与悬架系统,建立了电磁主动悬架非线性动力学模型,分析作动器非线性特性对主动悬架性能的影响.为了消除影响,设计了基于滤波递归最小二乘法(FxRLS)自适应滤波补偿的多目标粒子群H ...     

电磁作动器特性试验研究

分析了电磁作动器的工作原理,推导出了电磁作动器的数学模型;设计了电磁作动器的特性试验装置,使用MATLAB分析了试验数据。结果表明,电磁作动器的理论计算结果与试验结果有一定差距,在控制器设计时必须考虑这种理论模型的不确定性。     

车辆主动悬架用电磁直线作动器的研究

针对车辆主动悬架的使用要求,设计出一种具有行程大、推力大及响应快速特点的新型电磁直线作动器.结合有限元仿真软件,研究作动器的结构参数如气隙厚度、次级不锈钢管厚度、次级铜层厚度、绝缘挡圈导磁和导电性能及初级线圈的绕线方式等的变化对作动器电磁力大小和响应速度的影响规律,以及电源参数如电源电压、电源频率及电源加载方式的变化对作动器电磁力大小和响应速度的影响规律,结果表明,电磁力除与绝缘挡圈的导电性能无关外,而与气隙厚度等众多结构参数密切相关,电磁力与电源电压的平方成正比例关系,且随电源频率的增大而先增大后减小,在20 Hz左右存在电磁力响应峰值.在此基础上选取合理的参数,试制一款电磁直线作动器样机,并对样机模型进行稳态电磁力和相电流的相关试验测试,通过与有限元仿真结果比较,表明仿真分析结果和试验测试数据基本吻合,验证了有关设计分析的正确性.     

一种电磁主动悬架用直线作动器控制系统设计与试验

近来能同时改善汽车驾乘平顺性和稳定性的主动悬架技术受到越来越多人的关注,研究学者们致力于研究主动悬架的上层控制策略,而对作动器实际输出主动力的伺服控制却研究较少。为了能精准稳定的输出理想主动力,对一种电磁主动悬架中的直线作动器进行了建模分析,给出了该直线作动器的控制系统方案,搭建了基于DSP的直线作动器软硬件控制系统。对所设计的控制系统进行了试验,试验结果表明该系统具有较快响应速度,信号跟踪精度误差小于2.1%,稳态标准差不超过0.6%,可满足主动悬架对主动力的输出要求。     

复合式电磁作动器设计及特性试验

为回收车辆悬挂振动能量,解决减振及馈能之间的矛盾,提高悬挂系统可靠性,以某型军用轮式越野车辆为基础,设计了一款旋转电机与磁流变减振器(MRD)并联的复合式电磁作动器。以齿轮齿条作为运动转换装置,利用多目标遗传算法（MOGA）对MRD进行了优化设计,并对电机、减速机进行了参数计算和选型。加工试制了原理样机,分别对该复合式电磁作动器基础阻力、主动出力特性、馈能特性及MRD示功特性进行了试验研究。结果表明：该复合式电磁作动器可实现最大主动出力1930N,悬挂相对运动速度0.52m/s条件下馈能电压可达43V,而MRD部分2A电流下最大阻尼力为1100N,可调倍数接近6,各项指标满足设计要求,适用于车辆工程领域。     

车辆主动悬架用电磁作动器的驱动电路设计及实验

设计了车辆主动悬架用圆筒型电磁作动器的驱动电路,制作了驱动电路所需的死区产生单元,通过AutoBox dSPACE控制系统和智能功率模块(IPM)构建了主功率回路电路,搭建起简易的实验测试平台,对所设计的电磁作动器进行了方波力和三角波力的测试。实验测试表明,所设计的驱动电路具有可行性。     

基于多目标粒子群算法的电磁主动悬架作动器优化

针对电磁主动悬架直线式作动器电磁力波动对悬架系统影响问题,建立作动器磁场解析模型,以总谐波畸变量(Total harmonic distortion,THD)作为电动势(Electromotive force,EMF)中谐波含量的评价指标,对影响电磁力输出的EMF进行谐波分析,在此基础上,建立考虑悬架电磁力波动特性的悬架系统模型,分析了车辆动力学响应特性。其次,采用多目标粒子群智能优化算法,以“大EMF幅值”和“小THD”值作为目标,对作动器结构参数进行多目标优化,并利用模糊集合理论对优化后的Pareto最优解集进行选优。仿真结果表明,作动器电磁力波动下降了53.8%,有效电磁力提升了8.5%,基本消除了电磁力波动对悬架系统的影响。最后,对作动器样件进行测试,结果显示：作动器绕组EMF中含有3次、2次、4次和5次谐波分量,且THD值达到了5.6%,电磁力波动为7.8 N,试验结果验证了对电磁力波动分析及优化的有效性。     

车辆主动悬架用电机作动器的研制

针对现有车用液力式主动悬架作动器普遍存在的响应慢、能耗大、蓄能效率低和结构复杂等不足,提出采用滚珠螺旋传动式无刷电机作动器的电机蓄能式主动悬架,并对该主动悬架的结构原理和电机作动器的创新设计方案。并以某中级轿车半独立后悬架作为试验对象,对电动机作动器的弹性元件、滚珠丝杠和无刷电动机等重要部件进行结构设计以及对输出特性进行分析推导。试制出电机作动器的功能样机,并对电气特性和被动响应特性进行测试分析,初步验证了该电机作动器的可行性和有效性,同时还阐述在有待进一步改进的设计缺陷,以及尚须进一步测试的主动控制响应和电磁蓄能特性等性能指标。     

馈能式电磁作动器设计及特性试验研究

以某型轮式车辆为对象,为实现减振及馈能的双重目的,设计了齿轮齿条式电磁作动器(Electromagnetic actuator,EA),建立了相应的数学模型,并对其惯性力的影响及阻尼特性进行了分析。加工了原理样机,并对其机械摩擦特性、电磁阻尼特性、主动出力特性及反馈电压特性进行试验测试,验证EA是否满足设计要求。结果表明,最大机械摩擦力285 N,满足设计限制需求;额定电流约束下,最大电磁阻尼力约1100 N,具备较好的阻尼调节能力;最大主动出力近1 000 N,略小于理论值;最大反馈电压近80 V,悬挂相对速度0. 1～0. 3 m/s,在最优馈能区间内,整车馈能功率近百瓦,具备良好的馈能能力。该EA满足设计需求,结构方案可行。     

新型高效电磁作动器的研制及特性分析

研制了一种应用于发动机振动主动控制系统的新型高效电磁作动器。介绍了作动器的结构原理，对作动器的磁场进行了计算，利用Ansys软件对其弹簧刚度进行了分析。将作动器的力传递模型简化为单自由度振动系统，计算了作动器的作动力，通过Matlab仿真软件对其力传递特性进行了仿真分析。以正弦信号输入对作动器的作动特性进行了试验，结果表明，试验分析和仿真分析比较吻合，作动器作动力大，性能良好，可以很好地应用于发动机的振动主动控制。     

电磁作动器的设计及磁路分析

针对船舶发动机振动主动控制系统,提出一种高效电磁作动器。基于电磁作动力为目标设计电磁作动器结构,并对电磁作动力进行理论计算。建立电磁作动器磁场模型,给定直流加载对磁场模型进行仿真分析,计算电磁作动力与磁感应强度。在此理论基础上,以直流信号输入对电磁作动器进行试验验证。结果表明,试验与仿真分析得出的电磁作动力达到预定设计目标,最大磁感应强度基本吻合且未达到磁饱和强度,符合设计要求。验证了应用ANSYS对磁场进行仿真研究的准确性,且相同大小体积下电磁作动器输出的作动力大、性能良好,可以较好地应用于发动机的振动主动控制。     

电动静液压作动器主动悬架力跟踪控制研究

建立了1/4主动悬架和EHA主动悬架系统的数学模型,分析了EHA作动器中的无刷直流电机对该系统的影响。提出了一种基于主环LQG理想力控制器和内环电机电流控制器组成的力跟踪控制策略,设计了EHA主动悬架硬件控制器,并进行了仿真和台架试验。结果表明,力跟踪控制能够使电机输出的实际主动力接近理想主动力,改善了EHA主动悬架的动态特性,验证了所设计的控制策略和硬件控制器的可行性。     

微重力主动隔振系统电磁作动器设计与仿真

为满足空间科学实验载荷对微重力环境的要求,需应用隔振系统对实验载荷进行振动抑制。由于被动隔振仅在特定频率范围有效,低频振动抑制必须采用主动隔振手段。在主动隔振的若干种作动器中,电磁作动器以电气传动、非接触、响应速度快和允许偏移大等特点适用于微重力主动隔振系统。本文设计了一种基于洛伦兹力原理的电磁作动器,并利用有限元软件ANSYS Workbench对作动器特性进行仿真,了解作用力与电流和位移的关系。     

高速列车主动悬架超磁致伸缩作动器的设计及性能仿真分析

近年来我国轨道交通技术高速发展,高速列车的运行速度也不断提高,但由于轨道不平顺、车体轻量化设计、会车及通过隧道等原因导致车体振动加剧问题愈加突出,采用作动器提供主动控制力以抵消车体振动的主动悬架系统可极大程度地提高车辆的安全性和舒适性,故将作动器应用于高速列车主动悬架符合列车减振要求和发展方向。为此,文中结合高速列车主动悬架对减振作动器的要求,设计了一种高速列车主动悬架超磁致伸缩作动器,采用TX定向超磁致伸缩材料（GMM）及液压式位移放大机构二者相结合的方式,保证列车减振所需的输出位移和输出力,借助COMSOL软件确定了关键部件的参数,采用MATLAB软件搭建模型进行了性能仿真分析,并搭建基于LABVIEW的超磁致伸缩作动器试验台进行了验证。     

直线电机式悬架作动器性能分析及参数优化

针对现有悬架作动器输出力小、效率较低、响应速度慢等不足,设计出了一种精度高、输出力大、响应迅速的直线电机式悬架作动器。利用有限元软件Ansoft分析了悬架作动器的电磁场分布情况;结合该有限元模型制作了悬架作动器样机,并对其进行了力学特性试验,验证了模型的正确性;同时,研究了齿槽开口系数大小对作动器性能的影响,获得了作动器输入电压、运行速度、最大拉伸长度与电磁力之间的关系曲线,分析了输入激励对作动器响应特性的影响规律。结果表明:作动器齿槽开口系数应控制在0.25~0.75之间;电磁力随着输入电压的升高而增大,随着运行速度的增加而减小,最大拉伸长度不宜超过35 cm,输入电压的增加会降低作动器响应速度。     

考虑定位力及波纹力的电磁悬架作动器波动力抑制方法

针对轮边驱动电动汽车设计了一种直驱式的电磁悬架作动器。针对作动器存在的电磁力波动大的问题,提出了从空载定位力及负载波纹力两方面进行抑制的方法。建立作动器的磁场理论计算模型,通过对绕组磁链及感应电动势进行解析,验证了有限元模型的正确性。空载情况下基于有限元模型参数化分析了端部齿长度对定位力的影响,改进了定子长度。以感应电动势总谐波畸变率THD值作为评价指标,考虑了负载情况下的波纹力,通过改进槽口的宽度,以减小THD值及电磁力的波动。结果表明：当定子长度为182 mm时,定位力最小为24.0N,减小了75.6N;当槽口宽度为4.5 mm时,感应电动势THD值最小为4.5%,波纹力减小了3.2N。改进后作动器电磁力波动值仅为20.8N,降幅为80.1%,有效解决了波动力大的问题。     

电磁主动悬架控制策略设计与试验研究

为了满足车辆行驶过程的不同动力学性能要求,研究了混合控制策略对线性电机式电磁主动悬架控制效果的影响。首先,构建了线性电机模型以及电磁主动悬架动力学模型;然后,采用粒子群优化算法对混合控制策略的控制参数进行寻优,并设计了基于Kalman滤波算法的状态观测器,对系统状态进行最优估计,以解决实际过程中测量噪声对控制效果的影响;随后进行了仿真分析,结果表明:相比被动悬架,采用混合控制策略的电磁主动悬架车身加速度均方根值减小了13.96%,悬架动挠度均方根值减小了28.57%,车轮动载荷均方根值减小了8.59%,说明混合控制策略可有效提高车辆的动力学性能;最后,进行了台架试验,试验结果与仿真结果较为一致,验证了仿真结果的正确性。     

一种柴油机半主动电磁作动器的设计及特性仿真

柴油机半主动隔振电磁作动器通过改变电流来改变作动器的刚度,达到柴油机减振目的。为了提高控制效果,要求作动器的位移和电磁力尽可能满足线性关系。在仿真研究电磁作动器的结构参数与位移-电磁力曲线关系,并经过实验验证后,一种具有良好线性特性的作动器结构被设计。     

变齿距电磁作动器温度场仿真与试验

利用ANSYS软件建立了变齿距电磁作动器温度场仿真模型,在考虑线圈电阻率和表面综合散热系数随温度变化的基础上,确立了内部热源和边界条件。运用所建模型,在不同线圈电压下进行稳态热分析,得到作动器的温度场分布,并计算了线圈平均温度。利用电阻法对线圈温度进行了试验测定,利用PT100热电阻对壳体表面温度进行了测量。通过仿真结果和试验数据的对比得出线圈平均温度最大偏差为4.92%,壳体表面温度最大偏差为6.79%,从而验证了仿真模型的有效性。对变齿距电磁作动器的可靠性分析以及进一步的优化设计都具有重要的意义。